سید مهدی نقوی، قنبرعلی شیخ زاده،
دوره 39، شماره 1 - ( 6-1399 )
چکیده
روش بولتزمن شبکه‌ای یکی از زیرشاخه‌های دینامیک سیالات محاسباتی است. با وجود اینکه این روش زمینه ریاضی پیچیده‌ای دارد، روابط نهایی نسبتا ساده‌ای بر آن حکم‌فرماست، از این‌رو برنامه رایانه‌ای ساده‌تری نسبت به روشهای مرسوم دینامیک سیالات محاسباتی نیاز دارد. با توجه به ویژگی‌های روش بولتزمن شبکه‌ای برای پردازش موازی، این روش بهعنوان روشی کارامد برای شبیه‌سازی جریان سیال در هندسه‌های پیچیده، که نیاز به حافظه محاسباتی زیادی دارند، در نظر گرفته می‌شود. به‌خاطر وجود مرزهای منحنی در هندسه‌های پیچیده، یافتن شرط مرزی مناسب در روش بولتزمن شبکه‌ای اجتناب‌ناپذیر است. برای این منظور پژوهش‌های زیادی انجام شده و شرایط مرزی مختلفی پیشنهاد شده است. در پژوهش حاضر، ابتدا تعدادی از شرایط مرزی منحنی مرور و سپس شرط مرزی ساده‌شده‌ای پیشنهاد شده است. برنامه‌ای به زبان فرترن، بر مبنای روش بولتزمن شبکه‌ای تهیه شده، که شرط مرزی پیشنهادی به‌همراه چند شرط مرزی دیگر در آن اعمال شده است. برای بررسی صحت و دقت شرط مرزی پیشنهادی، جریان داخل حفره دوبعدی شبیه‌سازی و با نتایج عددی موجود مقایسه شده است. تطابق نتایج حاصل از پژوهش حاضر با نتایج پژوهشگران قبلی، صحت برنامه تهیه شده را تأیید می‌کند. همچنین دو جریان سیال، یکی جریان اطراف استوانه ساکن در کانالی دوبعدی و دیگری جریان بین دو استوانه ساکن و متحرک، شبیه‌سازی شده‌اند. نتایج شبیه‌سازی‌ها با شرط مرزی پیشنهادی، به‌همراه نتایج شرایط مرزی قبلی، با نتایج در دسترس مقایسه شده است. مقایسه‌ها نشان می‌دهند که جواب‌هایی با دقت مناسب توسط شرط مرزی پیشنهادی به‌دست آمده است.
نیلوفر فتاحی، محمد رئیسی نافچی، قاسم مصلحی،
دوره 39، شماره 1 - ( 6-1399 )
چکیده
زمان‌بندی در محیط‌های تولیدی بهعنوان یک ابزار رقابتی در جهت بهبود کارایی و پاسخ به نیاز مشتریان به‌کار می‌رود. در این مقاله یک مسئله زمان‌بندی در محیط کارگاه جریانی منعطف سه مرحله‌ای با در نظر گرفتن انسداد و پردازش دسته‌ای بررسی می‌شود. این مسئله با الهام از خط شارژ و بسته‌بندی یک تولید کننده بزرگ باتری خودرو طراحی شده است. در این محیط، مرحله اول و سوم شامل یک ماشین پردازشگر تکی و مرحله دوم شامل m ماشین موازی پردازش دسته‌ای یکسان است. هدف، کمینه کردن مجموع دیرکرد وزنی سفارشات دریافتی است. با توجه به عدم مشاهده بررسی این مسئله در ادبیات موضوع، ابتدا یک مدل برنامه‌ریزی ریاضی برای آن ارائه شده است. همچنین با توجه به hard-NP بودن مسئله، یک الگوریتم فراابتکاری جستجوی همسایگی متغیر و یک الگوریتم فراابتکاری ممتیک برای حل آن توسعه داده شده است. نتایج محاسباتی نشان می‌دهد الگوریتم جستجوی همسایگی متغیر قادر است مسائل تا ابعاد 1200 سفارش و 15 ماشین را با میانگین خطای حدود 1/9 درصد نسبت به بهترین جواب به‌دست آمده از بین دو روش، حل کند. الگوریتم ممتیک قادر است مسائل تا ابعاد 1200 سفارش و 15 ماشین را با میانگین خطای حدود 7/8 درصد نسبت به بهترین جواب به‌دست آمده از بین دو روش، حل کند. در کل نتایج محاسباتی نشان از کارایی بهتر الگوریتم جستجوی همسایگی متغیر نسبت به الگوریتم ممتیک دارد.
فاضل شعبانی، محسن ثقفیان، داوود سعیدی، فرشید مومن نسب،
دوره 39، شماره 2 - ( 12-1399 )
چکیده
جداسازی ذرات، کاربردهای زیادی هم در پزشکی و بیولوژی و هم در صنعت دارد. در این پژوهش جداسازی ذرات پلی‌استایرن با قطر 10، 20 و 30 میکرومتر در جریان سیال در یک میکروکانال بررسی می‌شود. میکروکانال از یک ناحیه مارپیچ و یک ناحیه مستقیم ولی تحت اثر امواج آکوستیکی یا صوتی تشکیل شده است. در ناحیه مارپیچ، ذرات تحت اثرات هیدرودینامیکی جداسازی اولیه می‌شوند؛ سپس ذرات وارد ناحیه مستقیم میکروکانال می‌شوند و جداسازی نهایی ذرات تحت تأثیر نیروی ناشی از امواج صوتی صورت می‌گیرد. اثر فرکانس امواج صوتی و تعداد حلقه‌های ناحیه مارپیچ بر جداسازی بررسی می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که برای ابعاد و پارامترهای جریان تعیین شده، در فرکانس 1 مگاهرتز موج صوتی و تعداد حلقه‌های 2 برای ناحیه مارپیچ میکروکانال، ذرات در انتهای مسیر، در موقعیت مناسبی برای جداسازی نسبت به یکدیگر قرار دارند. علاوه بر آن، نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد که جداسازی ذرات با این سیستم ترکیبی نسبت به روشهای ساده عملکرد بهتری دارد و نرخ جداسازی میتواند 100 درصد نیز باشد.
زهرا آهنگری سیسی، مهدی میرزایی، صدرا رفعت نیا، بهروز علیزاده،
دوره 39، شماره 2 - ( 12-1399 )
چکیده
راحتی سفر و ماندگاری خودرو روی جاده از مهم‌ترین معیارها در طراحی سیستم تعلیق فعال خودرو هستند، که به‌دلیل محدودیت عملگر در تولید نیروی کنترلی، مسئله طراحی کنترل‌کننده برای این سیستم همواره با قید در ورودی کنترلی همراه است. در این مقاله یک روش جدید طراحی کنترل‌کننده غیرخطی بهینه برای سیستم تعلیق فعال خودرو با در نظر گرفتن قید روی ورودی کنترلی ارائه می‌شود. در روش کنترلی پیشنهادی، ابتدا یک شاخص عملکرد شبه نقطه‌ای به‌صورت ترکیب وزن‌داری از پاسخهای پیش‌بینی شده سیستم و ورودی کنترلی تعریف می‌شود. سپس مسئله کمینه کردن شاخص عملکرد در حضور قید ورودی، به‌صورت یک مسئله بهینه‌سازی غیرخطی مقید فرمولبندی شده و با استفاده از الگوریتم کرم شب‌تاب توسعه‌یافته حل می‌شود، تا قانون کنترل مقید به‌دست آید. به‌منظور ارزیابی عملکرد الگوریتم کنترلی ارائه شده، نتایج شبیه‌سازی سیستم کنترل شده با روش جدید در دو حالت نامقید و مقید بررسی می‌شوند. نتایج نشان‌دهنده عملکرد مطلوب کنترل‌کننده مقید ارائه شده در بهبود راحتی سفر با وجود قید روی ورودی کنترلی است، ضمن اینکه سایر پاسخهای سیستم تعلیق اعم از جابه‌جایی تعلیق و تایر در محدوده قابل قبول قرار می‌گیرند. همچنین به‌منظور صحه‌گذاری بر روش پیشنهاد شده، نتایج این روش‌ها با روشهای کنترل مد لغزشی و مدل کنترل پیش‌بینی غیرخطی در حالت مقید و در حضور نامعینی مقایسه شده است.
مصطفی ابویی اردکان، سجاد تلخابی،
دوره 39، شماره 2 - ( 12-1399 )
چکیده
یکی از روشهای رایج برای بهبود قابلیت اطمینان، استفاده از قطعات مازاد موازی در زیرسیستم‌ها است. این مسئله که تحت عنوان مسئله تخصیص افزونگی شناخته می‌شود، شامل انتخاب اجزای مازاد جهت حداکثر کردن قابلیت اطمینان سیستم با توجه به محدودیت‌های از پیش تعیین شده‌ای نظیر هزینه، وزن و حجم سیستم است. به‌طور سنّتی دو استراتژی قطعات مازاد فعال و ذخیره برای حل این‌گونه مسائل وجود دارد. به‌تازگی استراتژی جدیدی تحت عنوان استراتژی مختلط ارائه شده است که عملکرد بهتری نسبت به هر دو استراتژی قبلی داشته است. مشکلی اصلی در استفاده از استراتژی مختلط، پیچیدگی معادلات مربوط به آن است. از این‌رو، در این مقاله یک روش جدید برای محاسبه قابلیت اطمینان استراتژی مختلط ارائه می‌شود که نیازی به محاسبات پیچیده انتگرالی روش قبل را ندارد و همچنین باعث کاهش زمان حل مسائل می‌شود. روش حل پیشنهادی به‌کمک روابط بازگشتی، یک حالت کلی از فرمول استراتژی مختلط ارائه می‌دهد که با افزایش یا کاهش قطعات هر زیرسیستم، فرمول محاسباتی تغییر چندانی نمی‌کند. این انعطاف‌پذیری و ثبات در فرمول، در سیستم‌هایی با تعداد قطعات بالا، بسیار کارآمد خواهد بود. به‌منظور ارزیابی روش حل جدید و مقایسه آن با روش پیشین، مسئله الگوی سری- موازی با چهارده زیرسیستم در نظر گرفته شده و نتایج دو روش با یکدیگر مقایسه شده است.
زهرا باروئی، مهرداد جبارزاده،
دوره 39، شماره 2 - ( 12-1399 )
چکیده
در این مقاله، تحلیل خمش غیرخطی نانوصفحات دایروی سوراخ‌دار به کمک تئوری الاستیسیته سه‌بعدی و تنش کوپل اصلاح شده، بررسی شده است. به این منظور معادلات تعادل با در نظر گرفتن عبارت‌های غیرخطی کرنش به روش حداقل انرژی پتانسیل محاسبه و به روش عددی نیمه‌تحلیلی چندجمله‌ای حل شده است. طبق بررسی‌های انجام شده، تاکنون، تحقیقی که در آن به روش الاستیسیته سه‌بعدی تمام شرایط مرزی به روش عددی محاسبه شده باشند، ملاحظه نشد. به‌طور معمول، تحقیقات در زمینه الاستیسیته سه‌بعدی یا به‌صورت المان محدود بوده و یا اکثراً فقط برای شرط مرزی مفصلی انجام شده است. در این تحقیق، برای اولین مرتبه، تحلیل غیرخطی خمش به کمک الاستیسیته سه‌بعدی برای انواع شرط مرزی ارائه شده است. همچنین، به کمک تئوری تنش کوپل اصلاح شده، نتایج در مقیاس نانو بررسی شده است. در ادامه، ضمن اعتبارسنجی نتایج، بررسی تغییرات خیز نسبت به پارامتر مقیاس برای انواع شرط مرزی، اثر تغییر پارامتر مقیاس در ضخامت‌های مختلف و اثر پارامتر مقیاس بر نتایج خطی و غیرخطی بررسی شده است.
رضا کشاورزی، شهاب الدین حاتمی، شمس الدین هاشمی،
دوره 39، شماره 2 - ( 12-1399 )
چکیده
ورق‌های ساخته شده از مواد کامپوزیتی چند‌لایه با سختی متغیر (VSCL) به‌دلیل مزایایی از قبیل نسبت مقاومت و سختی به وزن بالا می‌توانند کاربردهای گسترده‌ای در شاخه‌های مختلف مهندسی داشته باشند. در هر لایه از این ورق‌ها به‌جای الیاف مستقیم از الیاف منحنی شکل استفاده می‌شود. در این مقاله تحلیل کمانش ورق‌های کامپوزیت لایه‌ای نسبتاً ضخیم با سختی متغیر به روش نوار محدود بررسی می‌شود. برای تحلیل کمانش، یک روش نوار محدود شبه تحلیلی مبتنی بر تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول به‌کار گرفته می‌شود. در این روش، همه جابه‌جایی‌ها توسط توابع شکل هارمونیکی مناسب در جهت موازی با خطوط گرهی و توابع درونیاب چندجمله‌ای در جهت عمود بر خطوط گرهی فرض می‌شوند. به‌منظور توسعه روابط پایداری از روش انرژی پتانسیل حداقل استفاده می‌شود. با انجام این تحلیل تأثیر استفاده از الیاف منحنی شکل به‌جای الیاف مستقیم در کامپوزیت‌های لایه‌ای بر بار کمانشی ورق بررسی می‌شود. بارهای بحرانی به‌دست آمده از این تحلیل، با نتایج سایر محققین مقایسه شده و کارایی و دقت روش نوار محدود حاضر تأیید می‌شود. مقایسه نتایج حاصل از تحلیل این ورق‌ها نشان می‌دهد که تغییر دادن شیب الیاف میتواند منجر به تفاوت قابل توجهی در پاسخ کمانشی شود. همچنین افزایش تعداد جملات توابع شکل در جهت موازی با خطوط گرهی تأثیر قابل توجهی در همگرایی نتایج مورد نظر دارد.
سحر اسمی زاده، حامد هفت برادران، فرشید مسیبی،
دوره 39، شماره 2 - ( 12-1399 )
چکیده
آزمایش‌ها نشان داده‌اند که جدایش فازی در الکترود باتری‌های یون لیتیومی میتواند باعث تشکیل خرابی‌های مکانیکی و کاهش ظرفیت در این باتری‌ها شود. هدف این تحقیق، محاسبه عددی و تحلیلی ضریب شدت تنش ترک‌های سطحی در الکترودهای متشکل از ذرات کروی شکل در حضور جدایش فازی طی فرایند الکتروشیمیایی دشارژ است. به این منظور، توزیع غلظت و تنش‌های ناشی از نفوذ در یک ذره کروی با حل عددی معادلات حاصل بر اساس مدل میدان فازی به‌دست می‌آید. به کمک یک مدل هندسی که در مطالعات پیشین پیشنهاد شده، ضریب شدت تنش برای عمیق‌ترین نقطه از ترک با هندسه نیم‌بیضوی به کمک روش تابع وزن به‌دست می‌آید. به علاوه، به کمک مدل هسته- پوسته با مرز فازی تیز و بهره‌گیری از یک روش تحلیلی، ضریب شدت تنش حداکثر که در عمیق‌ترین نقطه ترک‌های سطحی طی فرایند دشارژ کامل حادث می‌شود، تخمین زده می‌شود. نتایج عددیِ توزیع غلظت و توزیع تنش حلقوی ارائه، و همچنین ضرایب شدت تنش به‌دست آمده بر اساس مدل میدان فازی با نتایج مدل هسته- پوسته مقایسه می‌شود. نتایج حاصل از مدل عددی نشان می‌دهد که با کاهش اختلاف غلظت در دو فاز، ضرایب شدت تنش حداکثر، وابستگی بیشتری نسبت به تغییر نرخ جریان اعمالی بر سطح ذره داشته و میتواند با افزایش نرخ جریان اعمالی در محدوده پارامترهای مورد بررسی در این مطالعه تا بیش از دو برابر افزایش یابد.
امید باطنی پرور، نیما نورمحمدی، علی محمد صالحی،
دوره 39، شماره 2 - ( 12-1399 )
چکیده
در این مقاله، حل مسائل مهندسی با معادلات هارمونیک که دارای تکینگی ضعیف یا ناپیوستگی در گرادیان تابع حل هستند برای مواد همگن و ناهمگن بررسی می‌شود. از آنجا که سایر روشهای عددی استاندارد از جمله روش اجزای محدود از پایه‌های هموار برای تقریب پاسخ مسئله استفاده می‌کنند و این پایه‌ها قادر به تطبیق خود با شرایط مجاور محدوده تکین نیستند، توابع دیگری نیز باید به پایه‌های اصلی اضافه شوند تا کیفیت حل را بهبود ببخشند. برای این منظور از توابع پایه متعادل‌شده بهعنوان پایه‌های جدید در کنار پایه‌های چندجمله‌ای معمول روش اجزای محدود برای ساخت مجموعه‌ای از توابع شکل جدید استفاده می‌شود. این توابع از ارضای صورت همگن انتگرال وزنی معادله دیفرانسیل به‌دست می‌آیند و مرتبه تکینگی مسئله را به‌صورت خودکار تشخیص می‌دهند. توابع مذکور در المان‌های مجاور نقطه تکین در نظر گرفته می‌شوند. در نتایج عددی نشان داده خواهد شد که ترکیب این پایه‌ها با پایه‌های معمول در روش اجزای محدود، همگام با حفظ خواص مهم این روش منجر به بهبود کیفیت پاسخ آن به‌ویژه در مجاورت نقطه دارای تکینگی ضعیف می‌شود.
محمد هاشمیان، مهرداد جبارزاده،
دوره 40، شماره 1 - ( 6-1400 )
چکیده
در این مقاله، خمش غیرخطی میکرو/ نانوصفحه مدرج تابعی مستطیلی و قطاعی، با استفاده از تئوری تنش کوپل اصلاح شده، بررسی شده است. بدین‌منظور، ضمن استفاده از یک تئوری مرتبه بالای برشی اصلاح شده و کرنش‌های غیرخطی و فرضیات فون کارمن، معادلات تعادل و شرایط مرزی حاکم توسط روش اصل حداقل انرژی پتانسیل برای صفحات مستطیلی و قطاعی محاسبه و ارائه شده و با استفاده از روش عددی درون‌یابی نیمه تحلیلی حل شده است. از مزایای تئوری تغییر شکل برشی استفاده شده، آن است که ضمن برطرف کردن نواقص تئوری‌های مرتبه بالای برشی، می‌توان از آن پاسخ تئوری‌های مرتبه اول و سوم برشی را نیز استخراج و نتایج را با یکدیگر مقایسه کرد. در ادامه، ضمن بررسی مزایای این تئوری، نتایج با دیگر تحقیقات اعتبارسنجی شده است و ضمن بررسی مقایسه انواع تئوری‌ها با یکدیگر، در انتها اثرات پارامترهای مقیاس طول، انواع شرایط مرزی، ضریب تابع توزیع توانی و ابعاد هندسی بررسی شده است.
سوگند مومیوند، حامد داوری اردکانی، هادی مصدق، مصطفی ابویی اردکان،
دوره 40، شماره 1 - ( 6-1400 )
چکیده
در این مقاله، مسئله انتخاب و زمان‌بندی پروژه چندحالتی با منابع محدود با در نظر گرفتن امکان سرمایه‌گذاری مجدد عواید پروژه در افق زمانی انعطاف‌پذیر مورد بررسی قرار گرفته است. بر این اساس، سازوکار مسئله مذکور به‌گونه‌ای است که از بین پروژه‌های پیشنهادی، تعدادی انتخاب و فعالیت‌های آنها با توجه به روابط پیش‌نیازی و محدودیت منابع تجدیدپذیر زمان‌بندی می‌شود. در این مسئله به مقایسه سود حاصل از انتخاب سبد پروژه و زمان‌بندی و اجرای فعالیت‌های آنها بین دو حالتی که افق زمانی ثابت و یا منعطف باشد، پرداخته شده است. به همین منظور حدود تلرانس بالا و پایینی برای افق زمانی از پیش تعیین شده در نظر گرفته شده است. در صورت تجاوز از افق زمانی مذکور، هزینه‌ای بهعنوان جریمه در نظر گرفته خواهد شد و هدف تعیین افق زمانی مطلوب است. یک مدل برنامه‌ریزی عدد صحیح مختلط برای این مسأله پیشنهاد شده است و جهت حل آن در ابعاد کوچک و بزرگ از نرم‌افزار گمز و حل‌گر سیپلکس و ترکیبی از یک الگوریتم ابتکاری پیشنهادی، الگوریتم ژنتیک و جست و جوی محلی استفاده شده است. سپس نتایج حاصل از آنها با یکدیگر مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج عددی نشان می‌دهند که الگوریتم پیشنهادی عملکرد قابل قبولی از منظر کیفیت جواب و زمان حل داشته و همچنین در نظر گرفتن افق زمانی انعطاف‌پذیر میتواند افزایش عایدی قابل توجهی را نسبت به عدم در نظر گرفتن آن داشته باشد.
پژمان رستگار راجعونی، احمدرضا رحمتی،
دوره 40، شماره 1 - ( 6-1400 )
چکیده
به‌منظور شبیه‌سازی جریان چندفازی در حضور میدان الکتریکی با استفاده از روش شبکه بولتزمن از سه تابع توزیع استفاده می‌شود که دو تابع توزیع به‌منظور استفاده از مدل مبتنی بر میدان فاز هی- چن- ژانگ و یک تابع توزیع به‌منظور حل میدان پتانسیل است. در ابتدا با استفاده از قانون لاپلاس و آزمون رهاسازی قطره توانایی برنامه کامپیوتری در اعمال کشش سطحی سنجیده شده است. نتایج حاصل نشان می‌دهد که برنامه عددی حاضر، قادر است نیروی کشش سطحی تنظیمی را به‌خوبی مدل کند. سپس با استفاده از شبیه‌سازی ناپایداری رایلی- تیلور توانایی برنامه کامپیوتری در اعمال نیروهای حجمی سنجیده شده است که نشان می‌دهد نتایج برنامه عددی نوشته شده با نتایج عددی موجود در مراجع همخوانی نزدیکی دارد. در این پژوهش برای اولین بار، اثر حضور میدان الکتریکی بر قطره غوطه‌ور در یک سیال دیگر و به‌علاوه حضور قطره در محیط متخلخل با استفاده از روش شبکه بولتزمن بررسی شده است. بدین‌منظور ابتدا حرکت قطره در اثر اختلاف‌پتانسیل در محیط‌های متخلخل و غیرمتخلخل بررسی شده است. پس از مدل‌سازی حرکت قطره در اثر اختلاف‌پتانسیل، دو میدان الکتریکی در جهت عکس یکدیگر به قطره وارد شده است تا تغییر شکل قطره بررسی شود. سپس با اعمال تست‌های مختلف نشان داده شده است که در یک اختلاف‌پتانسیل مشخص، قطره پس از تغییر شکل زیاد، تجزیه شده و به قطرات کوچک‌تر تقسیم می‌شود. تجزیه قطرات در یک امولسیون پیش مخلوط، تکنیکی رایج در تولید قطرات مونودیسپرس است. وجود قطرات مونودیسپرس در یک امولسیون باعث بهبود خواص فیزیکی از نظر کارشناسان علم پلیمر می‌شود
بشیر موحدیان عطار، مصطفی صادقی گوغری،
دوره 40، شماره 1 - ( 6-1400 )
چکیده
تعیین دقیق پاسخ سازه‌ها تحت بارهای دینامیکی از جمله بار زلزله نقش بسزایی در طراحی ایمن و اقتصادی سازه‌ها دارد. هدف این مقاله، بهره‌گیری از یک روش حل جدید بر مبنای استفاده از توابع پایه نمایی برای تحلیل دینامیکی تیر برنولی در مقابل تحریک‌های تکیه گاهی است. این روش نخستین بار در حل مسائل انتشار موج اسکالر و با عنوان روش گام به گام باقیمانده وزنی زمانی معرفی شد. پاسخ مسئله در روش پیشنهادی به‌صورت یک سری متشکل از توابع پایه نمایی با ضرایب ثابت مجهول در نظر گرفته شده و پیشروی حل در زمان بدون نیاز به گسسته‌سازی مکانی تیر و با استفاده از یک رابطه بازگشتی مناسب برای اصلاح ضرایب پایه‌های نمایی انجام می‌شود. به منظور اعمال تحریک زلزله نیز ابتدا با استفاده از رابطه تفاوت محدود مرکزی، تاریخچه شتاب زلزله به تاریخچه جابه‌جایی تبدیل می‌شود. در ادامه تاریخچه جابجایی بهعنوان شرط مرزی دریشله متغیر در زمان به تیر اعمال می‌شود. در این مطالعه، قابلیت‌های روش پیشنهادی در حل چند مسئله نمونه از ارتعاش تیرهای تک و چند دهانه تحت انواع تحریک‌های تکیه گاهی از جمله تغییرات شتاب زلزله با نتایج سایر روشهای موجود، مقایسه شده است.
محمد عزیزپوریان، نیما نورمحمدی،
دوره 40، شماره 1 - ( 6-1400 )
چکیده
در این مقاله تحلیل خمش ورق کامپوزیت لایه‌ای غیرهمگن در صفحه به‌صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به ضخامت نسبتاً زیاد، از تئوری میندلین که تغییر شکل برشی در ضخامت را به‌صورت خطی در نظر می‌گیرد استفاده می‌شود. معادله دیفرانسیل حاکم بر تعادل مسئله به‌صورت انتگرال وزنی ارضاء می‌شود. توابع پایه برای تخمین پاسخ، چند جمله‌ای‌های چبی‌شف نوع اول بوده و وزن‌های مورد استفاده نیز از جنس توابع نمایی هستند. با توسعه فرمولبندی در یک ناحیه مجازی مستطیلی در برگیرنده سطح ورق، امکان محاسبه انتگرال وزنی به‌صورت ترکیب خطی تعدادی انتگرال یک‌بعدی و نرمال شده وجود دارد که سرعت عملیات را بسیار بالا می‌برد. به‌منظور صحت‌سنجی روش ارائه شده، مثال‌هایی از ورق کامپوزیت لایه‌ای همگن و ناهمگن با انواع جهت‌گیری الیاف و شرایط تکیه‌گاهی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به‌دست آمده با جواب‌های حاصل از روشهای تحلیلی و نیز حل عددی از نرم‌افزارهای تجاری تطابق خوبی دارد که کارایی روش پیشنهادی را نشان می‌دهد.
یوسف ملاپور، اسماعیل پورسعیدی، حسن شایانی جم، امید پدرام،
دوره 40، شماره 1 - ( 6-1400 )
چکیده
عوامل خورنده در حضور بار مکانیکی در پره‌های کمپرسور توربین گازی پدیده‌هایی چون خوردگی حفره‌ای، ترک خوردگی تنشی و خستگی خوردگی را به‌وجود می‌آورند. بر اثر تماس ذرات ساینده و مواد خورنده، سطح پره‌ها حفره‌دار شده که منشأ بروز ترک‌ها هستند. بنابراین ضروری است با شناخت مکانیسم آن، از وقوع آن در صورت امکان جلوگیری کرد. هدف اصلی این مقاله بررسی عددی و تجربی رشد حفره خوردگی در فولاد زنگ نزن 450 custom و دستیابی به مقادیر کرنش در حفره در حال رشد است. در این راستا ابتدا نمونه خمش دو نقطه‌ای ساخته شده و به کمک آزمون پتانسیو استاتیک تحت پتانسیل 350 mVsce در محلول 3/5 درصد وزنی سدیم کلرید قرار می‌گیرد تا نمونه در محل خمش بیشینه دچار خوردگی حفره‌ای شود. سپس حفره‌های رشد یافته مورد بررسی عددی قرار می‌گیرد. به کمک روش همبستگی تصاویر دیجیتال، کرنش در محل حفره‌ها محاسبه شده و رابطه‌ای برای تخمین زمان کرنش بیشینه در حفره‌های خوردگی به‌دست آمده است. بنابراین با داشتن کرنش بیشینه جهت رشد حفره پیش‌بینی می‌شود. در انتها با شبیه‌سازی فرایند حفره‌دار شدن نمونه بدون تنش تحت پتانسیل 350 mVsce در محلول 3/5 درصد وزنی سدیم کلرید در نرم‌افزار کامسول، تغییرات غلظت یون‌های ایجاد شده، تغییرات پتانسیل الکتریکی و چگالی جریان خوردگی در حفره نشان داده می‌شود. پتانسیل با پیشروی در عمق کاهش یافته و چگالی جریان خوردگی در عمق 18 میکرومتری بیشینه مقدار خود را دارد. بدین‌ترتیب بدون نیاز به امکانات پیشرفته آزمایشگاهی برای روبش و تحلیل سطح، می‌توان اطلاعات مفیدی از شرایط خوردگی سطح به‌دست آورد.
حسن اسدی گرجی، اردشیر کرمی محمدی،
دوره 40، شماره 1 - ( 6-1400 )
چکیده
رفتارهای پیچیده غیرخطی مانند حرکت آشوبناک، اثرات نامطلوب و مخربی بر سیستم‌های دینامیکی دارند. در این تحقیق رفتار غیرخطی ورق ویسکوالاستیک مستطیلی با لبه‌های مفصلی، تحت اثر جریان آیرودینامیکی مافوق صوت مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته و نتایج با ورق الاستیک غیرخطی مقایسه شده است. معادلات ورق با استفاده از تئوری ورق کلاسیک به‌دست آمده و از روابط کرنش- جابه‌جایی ون- کارمن نیز به‌منظورملاحظه اثرات غیرخطی هندسی استفاده شده است. مدل کلوین ویت برای توصیف خاصیت ویسکوالاستیک و "تئوری شبه پایای پیستون مرتبه اول" نیز به‌منظور مدل‌سازی جریان آیرودینامیکی مافوق صوت به‌کار گرفته شدند. معادلات حرکت ورق از روش لاگرانژ استخراج و سپس با روش رایلی- ریتز گسسته‌سازی شد. معادلات با استفاده از روش رانگ کوتای مرتبه چهار حل و برای بررسی رفتار دینامیکی ورق، مقادیر ویژه سیستم و نیز نمودارهای پاسخ زمانی، فضای فازی، نگاشت پوانکاره، طیف توانی و نمودار چندشاخگی مورد مطالعه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که در برخی نسبت‌های منظری، آستانه وقوع فلاتر در ورق ویسکوالاستیک پایین‌تر از ورق الاستیک است. از سوی دیگر با افزایش پارامتر کنترلی، به‌جای رفتارهای پیچیده غیرخطی مانند آشوب در ورق الاستیک، در ورق ویسکوالاستیک رفتارهای ساده‌تری نظیر حرکت پریودیک رخ می‌دهد.
احمدرضا رحمتی، احسان کاشی،
دوره 40، شماره 2 - ( 11-1400 )
چکیده
در مقاله حاضر، یک مدل شبکه بولتزمن دوفازی با درنظر گرفتن نیروهای بین ذرات نانوسیال درنظر گرفته شده است. با درنظر گرفتن نانوسیال آب-اکسید آلومینیوم در یک محفظه به‌همراه تولید حرارت داخلی، انتقال حرارت جابه‌جایی آزاد مورد بررسی قرار گرفته است. برای فهمیدن مکانیزم بهبود انتقال حرارت در نانوسیالات در مقیاس ذرات، از روش شبکه بولتزمن به‌دلیل مزیتهای منحصر به‌فردی که این روش دارد، استفاده شده است. با درنظر گرفتن یک مدل دوجزئی شبکه بولتزمن، بهبود انتقال حرارت نانوسیالات با درنظر گرفتن نیروهای موجود بین ذرات نانو و سیال پایه، بررسی شده است. تأثیر نیروهای بین ذرات، درصد حجمی نانوذرات (0-0/05) و عدد رایلی داخلی و خارجی (106-103) در انتقال حرارت نانوسیال و پخش ذرات درون هندسه مورد نظر، بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که عدد ناسلت متوسط با افزایش درصد حجمی نانوذرات و عدد رایلی افزایش پیدا می‌کند. اضافه شدن تولید حرارت داخلی به سیال پایه یا نانوذرات به‌صورت جدا بررسی و مقایسه شده‌اند. مشخص شد که درنظر گرفتن تولید حرارت داخلی در سیال پایه باعث تغییر بیشتری در میدان دما و درنظر گرفتن آن در نانوذرات باعث تغییر بیشتر در میدان جریان می‌شود.
فرهاد حسینلو،
دوره 40، شماره 2 - ( 11-1400 )
چکیده
امروزه بسیاری از مدل‌های پیچیده، به‌طور معمول مدل‌های اجزای محدود، در تحلیل سازه سکوهای جکتی استفاده شده‌اند. با این حال، این مدل‌های فراگیر و جامع به راحتی در عرف مهندسی (یعنی در عمل) به‌خصوص در مرحله طراحی اولیه به‌راحتی مورد قبول واقع نمی‌شوند. از آنجا که تحلیل دینامیکی سکوهای جکتی بسیار پیچیده است، ایجاد یک روش محاسباتی ساده برای ارزیابی عملکرد دینامیکی چنین سازه‌هایی بسیار سودمند خواهد بود. در این کار از یک مدل ساده اصلاح شده برای محاسبه پاسخهای دینامیکی سکوهای جکتی استفاده شده است. در این راستا، برای غلبه بر مشکل عدم اطمینان در مدل‌سازی، از ساده‌سازی مدل مبتنی بر داده‌های مودال ارتعاشی و معادله تیر تیموشنکو استفاده شده است. با توجه به روش برازش منحنی روی مجموعه توابع پاسخ فرکانسی برای استخراج پارامترهای مودال، از مفهوم چگالی طیف توان نیز برای تأیید مدل محاسباتی پیشنهادی استفاده شده است. در این راستا، ابتدا رفتار مدل فیزیکی در حوزه فرکانس ارائه و سپس با نتایج طیفی اخذ شده از مدل ساده شده براساس تیر تیموشنکو مقایسه شده است. چون تست مودال مدل فیزیکی تحت نیروی نویز سفید انجام گرفته است، لذا پاسخهای دینامیکی مدل ساده شده نیز تحت نیروی نویز سفید با نرم‌افزار متلب استخراج شده است. در این مقاله، یک مدل ریاضی کاربردی تولید شده است، و نشان داده شده است که مدل ساده اصلاح شده میتواند ویژگی‌های واقعی سازهای را منعکس کند.
فاطمه حیدر قیطاقی، محمد حسین قدیری راد، مجید کاظمی،
دوره 40، شماره 2 - ( 11-1400 )
چکیده
استفاده از اعضای سازهای نامنشوری برای بهینه‌سازی هزینه و مقاومت در حال افزایش است. در شرایط یکسان، مقاطع اعضا در سازه‌های فولادی نازک‌تر از سازه‌های بتنی است، بنابراین تحلیل کمانشی در سازه‌های فولادی از اهمیت بیشتری برخوردار است. تعیین بار بحرانی ستون‌هایی که ممان اینرسی در طول آنها متغیر است با استفاده از روش تحلیلی، زمان زیادی از کاربر می‌گیرد. در این مقاله تحلیل کمانشی ستون‌های نامنشوری فولادی با ممان اینرسی متغیر در طول ستون با بهره‌جویی از روش بدون شبکه پتروف-گالرکین انجام شده است. در این روش نیازی به شبکه‌بندی مسئله نیست و با توزیع تعدادی گره به صورت منظم یا نامنظم، دامنه و مرزهای مسئله مشخص می‌شود. تغییرات ممان اینرسی در طول ستون با استفاده از یک تابع توانی با ضریب نامنشوری و توان متغیر مدل‌سازی شده است. برای گسسته‌سازی معادلات دیفرانسیل حاکم بر رفتار کمانشی ستون‌ها، از تابع درونیاب شعاعی و برای برقراری شرایط مرزی ستون از روش جریمه (پنالتی) استفاده شده است. مقایسه نتایج عددی روش پیشنهادی با نتایج روشهای تحلیلی نشان می‌دهد که روش بدون شبکه در محاسبه بار کمانشی ستون‌های نامنشوری، از دقت بسیار بالایی برخوردار است. در ادامه، به کمانش ستون‌های ماهیچه‌ای با بار محوری متغیر در طول ستون بهعنوان یک نمونه ستون پرکاربرد در مهندسی عمران برای نشان دادن کارایی روش پیشنهادی پرداخته شده است. در پایان، اثر پارامترهای مختلف از جمله غیریکنواخت بودن بار و نحوه تغییرات تدریجی ممان اینرسی در طول ستون، روی بار کمانشی ستون بررسی شده است.
محمد نعمتی، محمد سفید، محمد صالح برقی جهرمی، رامین جهانگیری،
دوره 40، شماره 2 - ( 11-1400 )
چکیده
در کار حاضر اثر میدان مغناطیسی، تغییرات زاویه تمایل محفظه و شکل نانوذره بر میدان جریان و انتقال حرارت جابه‌جایی طبیعی نانوسیال آب- آلومینا با وجود تولید/ جذب حرارت یکنواخت درون محفظه ربع دایره‌ای شکل به روش شبکه بولتزمن بررسی شده است. دیواره منحنی و دیواره‌های مورب محفظه به‌ترتیب در دمای ثابت سرد و گرم قرار دارند. کسر حجمی نانوذره، صفر، 0/02 و 0/04، عدد هارتمن صفر، ۱۵، ۳۰، ۴۵ و ۶۰، ضریب تولید/ جذب حرارت ۵-، صفر و ۵+ و زاویه تمایل 45، 13۵ و 225 درجه، در نظر گرفته شده‌اند. دقت بالای نتایج حاصل شده در مقایسه با مطالعات قبلی، درستی برنامه نوشته شده به زبان فرترن را تایید کرد. نتایج نشان می‌دهد در تمامی حالات، افزایش عدد هارتمن منجر به کاهش سرعت و قدرت جریان سیال درون محفظه می‌شود که این تأثیر برای در زاویه ۲۲۵ درجه، کمترین است. همچنین افزایش قدرت میدان مغناطیسی به‌طور میانگین منجر به کاهش 28 ، 23 و 7 درصدی عدد ناسلت متوسط به‌ترتیب برای زوایای ۴۵، ۱۳۵ و ۲۲۵ درجه می‌شود. ضریب تولید/ جذب حرارت پارامتر تعیین کنندهای بر میزان اثربخشی میدان مغناطیسی و افزودن نانوذرات است. به‌طور میانگین، تولید حرارت منجر به کاهش ۷۱، ۹۸ و ۱۴۵ درصدی عدد ناسلت متوسط به‌ترتیب برای زوایای ۴۵، ۱۳۵ و ۲۲۵ درجه می‌شود. در حالت کلی کمترین مقدار عدد ناسلت متوسط مربوط به زاویه ۲۲۵ درجه است ولی تأثیر افزودن نانوذرات در افزایش عدد ناسلت متوسط در این زاویه، بیشترین است. عموماً افزایش درصد نانوذره، به‌طور میانگین منجر به افزایش ۱۲ درصدی عدد ناسلت متوسط می‌شود. تأثیر شکل نانوذرات با افزایش کسر حجمی مشهودتر است. بیشترین مقدار انتقال حرارت مربوط به نانوذره استوانه‌ای شکل بوده که در این حالت عدد ناسلت متوسط به‌طور میانگین در حدود ۶ درصد بیشتر از حالت کروی است.
